Teoria sintezei abiotice: ce este și la ce întrebări încearcă să răspundă

Înțelegerea originii vieții este, pentru ființa umană, una dintre cele mai complexe și mistice probleme care pot fi propuse. Cum a apărut celula, unitatea de bază a viețuitoarelor, din compuși nevii? Care este motivul de bază care a dus la apariția ființelor vii din elementele care le alcătuiesc?

Conceptul simplu de „non-viață” este enorm de complex de înțeles deoarece, pe o planetă cu peste 8,7 milioane de specii estimate (majoritatea dintre ele fără descoperi), simplul fapt de a concepe lipsa materiei organice sensibile la un moment dat din istoria Pământului este, fără îndoială, o provocare chiar și pentru cei mai buni dintre oameni. oameni de știință.

Aici vom explora un subiect care depășește însăși existența ființei umane, din moment ce încercăm elucidam ipotezele şi ipotezele care au încercat să explice originea vieţii la noi planetă. Este domeniul de aplicare al abiogeneza si teoria sintezei abiotice, unde este vorba despre explicarea existenței ființei din nimic.

• Articol înrudit: „Top 10 teorii ale originii vieții”

Care este teoria sintezei abiotice?

Abiogeneza se referă la proces natural de ieșire a vieții din inexistența ei, adică bazat pe materie inertă, compuși organici simpli. Comunitatea științifică estimează că originea vieții datează dintr-o perioadă cuprinsă între 4.410 milioane de ani, când aburul de apă a început să se condenseze în mod regulat pe Pământ, iar în urmă cu 3.770 de milioane de ani, momente în care primele semne de viaţă.

Teoria „clasică” a originii vieții implică unele dezavantaje logistice insurmontabile, care au fost abordate în articole de recenzii științifice. în mai multe cazuri. Pentru a înțelege complexitatea în elucidarea acestui proces, vă prezentăm câteva dintre ele:

• Aceste postulații ascund însuși conceptul de „viață”. Nu există o concluzie reductibilă cu privire la autosinteza formelor vii în spațiu-timp.
• Producția primelor ființe vii este situată în mările primitive, ale căror condiții erau prea agresive pentru ca orice tip de viață să prospere.
• Stabilește că protobionții au „primit” viață prin simplul fapt de a dobândi o structură moleculară complexă.
• Pentru ca ceva să fie viu, este nevoie de ADN, fapt aproape de neconceput într-un mediu la fel de aspru din punct de vedere climatic precum mările primitive.
• Care a fost primul; oul sau puiul? Adică, cum s-au replicat primele ființe vii dacă presupunem că nu aveau ADN sau ARN?

Este timpul să fim puțin metafizici, pentru că al treilea punct din această listă ne atrage atenția în mod special. Nici măcar nu ordonând toate substanțele necesare pentru a da naștere celui mai simplu tip de celule dintre toate am reușit să obținem o structură care să experimenteze viața., motiv pentru care „ființa” trebuie să constituie ceva mai mult decât suma tuturor părților sale, nu?

Sinteza abiotică din molecule organice: experimentul lui Miller

Teoria sintezei abiotice nu ar putea fi concepută astăzi fără experimentul lui Miller, care a fost realizat în 1953 de Stanley Miller și Harold Clayton Urey (biolog și chimist) la Universitatea din Chicago. Pentru a încerca să explic originea vieții într-un mediu de laborator, acești experți aveau nevoie de o serie de recipiente de sticlă și tuburi conectate între ele într-un circuit închis.

În linii generale, putem rezuma experimentul în următoarele concepte: un amestec de apă, metan, amoniac, dioxid de carbon, azot și hidrogen (compușii eventual prezenți la momentul originii vieții) și acesta a fost supus la descărcări electrice de 60.000 de volți la foarte înalt.

Din aceste elemente, din energia furnizată sistemului și din tuburile de sticlă interconectate s-au obţinut diverse molecule organice, inclusiv glucoză şi unii aminoacizi. Acești compuși sunt esențiali pentru sinteza proteinelor de către celule, adică bazele creșterii și dezvoltării lor.

După acest experiment incredibil, au fost efectuate diferite variante ale procedurii în medii de laborator. Datorită încercărilor de încercare și eroare, au fost atinse următoarele etape:

• Au reușit să formeze, din compuși anorganici, 17 din cei 20 de aminoacizi care alcătuiesc proteinele.
• Au fost sintetizate toate bazele purinice și pirimidinice care permit crearea de nucleotide, care se asociază pentru a forma ADN și ARN în celulă.
• Un studiu susține că a creat nucleotide din baze pirimidinice, deși acest proces este mult mai dificil de realizat.
• Au fost creați 9 dintre cei 11 intermediari ciclului Krebs.

În ciuda tuturor acestor progrese, explicarea formării materiei organice din anorganice rămâne un puzzle. De exemplu, se teoretizează că, la momentul originii vieții, concentrația de metan și amoniac în atmosfera nu era mare, motiv pentru care experimentul pe care vi l-am expus pierde puțin forta. În plus, explicarea originii moleculelor organice este primul pas pentru înțelegerea apariției viața, dar, după cum am văzut, o asociere de molecule necesită ceva „special” pentru a fi concepută viaţă.

• Ați putea fi interesat de: „Teoria evoluției biologice: ce este și ce explică”

Ipoteza originii vieții

Pentru o ipoteză de răspuns la originea vieții, trebuie să rezolve următoarele îndoieli:

• Cum au fost create moleculele esențiale care definesc viața, adică aminoacizii și nucleotidele (experimentul descris anterior poate da un răspuns parțial).
• Cum au fost asociați acești compuși pentru a da naștere la macromolecule, adică ADN, ARN și proteine ​​(proces de explicație mult mai dificil).
• Cum au putut aceste macromolecule să se auto-reproducă (fără răspuns).
• Cum au fost delimitate aceste macromolecule în forme autonome separate de mediu, adică de celulă.

Poate că experimentul lui Miller și variantele sale acoperă, într-o oarecare măsură, primele două întrebări. Chiar și așa, explicarea restului necunoscutelor este o sarcină descurajantă. În 2016, un studiu din revista Nature a reușit să facă un pas mai departe în legătură cu această problemă: a studiat fizica micilor „picături active”, formate prin segregarea moleculelor în amestecuri complexe rezultate din schimbările de fază. Cu alte cuvinte, erau picături active din punct de vedere chimic care reciclau componente chimice în și din lichidul din jur.

Ceea ce este fascinant la acest studiu este că practicienii au descoperit că aceste picături au avut tendința de a crește până la dimensiunea unei celule și, într-o oarecare măsură, sunt împărțite prin procese similare. Acest lucru ar putea presupune un model clar pentru „protocelulă prebiotică”, adică existența unor entități compartimentate în care au loc procese chimice în ciuda faptului că nu erau vii per se. Desigur, ne mișcăm în zone greu de înțeles, dar ideea generală este în continuare: se fac progrese științifice care încearcă să răspundă la întrebări postulate.

Alte ipoteze

Abiogeneza pe Pământ, sau ceea ce este același, teoria sintezei abiotice (crearea vieții din materie organică) Ele nu sunt singurele ipoteze luate în considerare pentru a explica viața pe planeta noastră. Exemplul clar în acest sens este panspermie, un cu totul alt curent care încearcă să explice sosirea primelor microorganisme pe Pământ prin corpuri exogene, adică meteoriți.

S-au făcut multe descoperiri cu privire la acest subiect, de atunci unele colonii bacteriene au demonstrat rezistenţă la condiţiile de spaţiu, plecarea de pe orbita unei planete și intrarea ulterioară. Chiar și așa, nu s-a putut verifica în același timp supraviețuirea în cele 3 etape și, încă o dată, avem de-a face cu condiții de laborator.

Ipotezele precum panspermia reprezintă, de asemenea, o problemă în sine, deoarece încearcă să explice cum a venit viața pe pământ, dar nu și originea ei reală. Din acest motiv, faptul că o asociere de molecule organice a dat naștere vieții rămâne, până astăzi, o adevărată necunoscută.

rezumat

După cum am putut vedea, de la experimentul lui Miller s-au făcut progrese enorme în ceea ce privește teoria sintezei abiotice: din sinteza aproape toți aminoacizii până la nucleotidă, aproape că au reușit să creeze „toate” elementele necesare din materia anorganică pentru ca o celulă să se pună în ea însăși. Martie.

Din păcate, întrebarea rămâne: cum s-au asociat aceste molecule pentru a da naștere celulei? Cercetări precum cea descrisă și publicată anterior în revista Nature încearcă să răspundă la această întrebare, prin intermediul studiul „proto-celulelor” nevii compuse din molecule organice care reacţionează cu mediul într-un mod similar cu o entitate telefon mobil. Desigur, este un drum lung de parcurs și întrebarea despre originea vieții rămâne valabilă.

Referințe bibliografice:

• Abiogeneza, Originea vieții pe Pământ, Nasif Nahle Sabag, Biblioteca Omegalfa.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Sinteza abiotică a aminoacizilor în adâncurile litosferei oceanice. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A. și Julicher, F. (2017). Creșterea și divizarea picăturilor active oferă un model pentru protocelule. Fizica naturii, 13(4), 408-413.